郝玲，顧春雷，趙亮

（1.連云港市氣象局，江蘇 連云港 222006；2.贛榆區(qū)氣象局，江蘇 連云港 222100）

連云港地區(qū)草溫、地溫和氣溫變化特征分析

郝玲1，顧春雷2，趙亮1

（1.連云港市氣象局，江蘇 連云港 222006；2.贛榆區(qū)氣象局，江蘇 連云港 222100）

利用連云港贛榆區(qū)氣象觀測站2014年逐時的草面溫度、0 cm地面溫度和氣溫觀測數據，分析討論了該地區(qū)三要素的月平均值、月極端最高、最低值特征以及草面溫度與0 cm地面溫度、氣溫在不同氣象條件下三者之間的相互關系。結果表明：從全年變化來看，逐月平均值0 cm地溫＞草溫＞氣溫；逐月極端最高值0 cm地溫＞草溫＞氣溫；逐月極端最低值草溫＜0 cm地溫＜氣溫。在晴天和陰天多云狀況下草溫與0 cm地溫、氣溫呈明顯的正相關，陰天較晴天變化幅度?。魂幱晏鞖鈺r白天草溫與氣溫明顯下降，而0 cm地面溫度降幅平緩且溫度較高；有降雪時0 cm地面溫度高于草溫和氣溫，且變化較為平緩。用草溫比用0 cm地溫和氣溫能更好地判定霜的出現。

草溫；0 cm地溫；氣溫；變化特征

引言

隨著現代氣象業(yè)務體系的建立和不斷完善，越來越多面向服務需求的氣象要素被列為氣象觀測項目。草面溫度是近地層植被表面溫度，較地面溫度、氣溫更能代表近地表層溫度的自然狀況。三者都是對溫度的測量，故草溫與0cm地溫、氣溫之間既存在差別，也存在一定的聯系。我國的氣象專家學者對此已經開展了相關研究［1-11］。鄧天宏等分析了鄭州等4個基本站不同季節(jié)、不同天氣條件下，草溫、0 cm地溫和氣溫的變化關系；賈楊等、趙燕玲等、溫顯罡等利用草面溫度判定和預報霜的形成；張翠華等利用石家莊5個觀測站的草溫、地溫以及氣溫觀測數據，分析了草溫的特征及三者之間的變化關系。陳鳳娟等通過對北海市三個地面氣象站的草面溫度與地面溫度數據進行分析，找出兩者的相關性及差值的分布特點。

贛榆區(qū)是連云港市三個主城區(qū)之一，位于中國華東、長江三角洲地區(qū)，地處江蘇省東北部，江蘇沿海經濟帶和東隴海產業(yè)帶的東部交匯處。2014年1 月1日草溫作為新增常規(guī)地面氣象觀測要素，納入贛榆區(qū)氣象觀測站的觀測范圍。由于草溫觀測開展時間不長，連云港地區(qū)關于草面溫度的變化特征及其與0 cm地面溫度、氣溫、天空狀況等氣象要素的相關性研究較少，因此本文利用贛榆區(qū)氣象觀測資料，探討不同天氣條件下草溫、0 cm地溫以及氣溫之間的相互關系，使草溫在農業(yè)氣象服務中的使用價值更具積極意義。

圖1 月平均草溫、0cm地溫及氣溫變化曲線

1 資料來源與處理方法

圖2 草溫、0cm地溫及氣溫逐月極端最高值

本文利用連云港市贛榆區(qū)氣象觀測站2014年1月1至2014年12月31日逐時草面溫度、0 cm地面溫度和氣溫觀測資料，分析了三個要素隨時間變化特征及其與其他氣象要素的相關性，并利用變溫（當月變溫=當月平均值-上月平均值）對溫度的變化進行描述。其中季節(jié)劃分為：春季（3～5月）、夏季（6～8月）、秋季（9～11月）、冬季（12月至次年2月）。

圖3 草溫、0cm地溫及氣溫逐月極端最低值

2 草溫、低溫、氣溫年變化特征

2.1 逐月平均值

由月平均草溫、0 cm地溫及氣溫變化曲線可見，三者變化趨勢較為一致。月平均最低出現在12月，月平均最高出現在7月。1～7月各月呈升高趨勢，其中3～5月升幅較大，6～7月升幅最為平緩；8月至12月各月呈下降趨勢，其中10～12月降幅較大。從全年平均來看，0 cm地溫＞草溫＞氣溫。

2.2 逐月極端最高值

通過對比草溫、0cm地溫及氣溫逐月極端最高值發(fā)現，冬季草溫月極端最高值接近0cm地溫的月極端最高值。振幅春季最大，冬季最小。從全年來看，三個要素的極端最高值排序為0cm地溫＞草溫＞氣溫。

2.3 逐月極端最低值

圖3是贛榆站草溫、0 cm地溫和氣溫逐月極端最低值對比圖。從圖可以看出，草溫的月極端最低值低于0 cm地溫和氣溫月極端最低值，這種差異夏季較小，冬季最大。氣溫與0 cm地溫的逐月極端最低值較為接近。冬季由于受到降雪的影響，存在0 cm地溫月極端最低值高于氣溫的情況。從全年來看，三個要素的極端最低值排序為氣溫＞0 cm地溫＞草溫。

圖4 冬季晴天草溫、0cm地溫及氣溫日變化曲線

3 冬季不同氣象條件下草溫、0cm地溫、氣溫的相互關系

由于草溫月極端最低值與0 cm地溫和氣溫月極端最低值在冬季差異最大，因此分別選取冬季晴天（低云量＜30%，且全天日照時數≥7 h）、陰天多云（低云量＞70%，且全天日照時數＜3 h）、有降雨和降雪這四類不同天空狀況下，草溫與0 cm地溫、氣溫三者之間的相互關系。

3.1 晴天條件下三者變化特征

圖4顯示了冬季晴天條件下草溫、0cm地溫、氣溫的平均變化情況。從圖可以看出：夜間和早晨草溫低于氣溫和0 cm地溫，比氣溫可低7℃左右，比0 cm地溫可低5℃左右，07時草溫快速上升，高于氣溫和0 cm地溫，這是由于草面對太陽輻射的反射率較地面低，吸收太陽輻射快，因此升溫較快；08時至11時草溫高于0 cm地溫和氣溫，11時至17時草溫與0 cm地溫大致相當，高于氣溫；17時后草溫低于0 cm地溫和氣溫。草面溫度和地面溫度在一日中出現交替的時次為日出和日落前后。白天地面接收太陽和大氣的輻射而增溫，夜間地面釋放長波輻射而降溫。土壤、空氣熱容量不同及下墊面輻射特征的不同，導致三者的變化幅度不同。正是由于夜間草溫比氣溫和0 cm地溫都低，并且冬小麥等越冬作物都生長在近地層，所以用草溫比用0 cm地溫和氣溫能更好地判定冬小麥是否受霜凍的影響。

3.2 陰天多云條件下三者變化特征

圖5顯示了陰天多云狀況下草溫、0 cm地溫與氣溫的變化曲線，可以看出三者變化趨勢較為一致，變化幅度較晴天狀況下要小，這主要是由于陰天多云的天氣下，地面上無太陽直接輻射，只存在大氣的散射輻射，而且濕度較大，地面輻射差額變化較小，云量較多使大氣的逆輻射增強，地面的有效輻射減少，從而使三者較為接近。夜間至清晨草溫仍然低于0 cm地溫和氣溫。

3.3 降雨天氣條件下三者的變化特征

圖5 冬季陰天草溫、0 cm地溫及氣溫日變化曲線

受西南氣流和中低層切變線的共同影響，2014 年2月16日-17日本地有降水產生。由圖6可知，有降水時夜里氣溫高于草溫和0 cm地溫；白天草溫與氣溫明顯下降，而0 cm地面溫度降幅平緩且溫度較高。降水時，濕潤的土壤熱容量大，土壤深層又不斷傳來熱量，使0 cm地面降溫緩慢；降水阻斷了大氣的逆輻射，又使草面溫度和氣溫降低，這時草溫和氣溫傳感器測量的是不同高度水汽含量較大的空氣溫度，使得草面溫度與氣溫較接近，而0 cm地面溫度較高。

3.4 降雪天氣條件下三者的變化特征

圖7 冬季降雪草溫、0cm地溫及氣溫日變化曲線

圖6 冬季雨天草溫、0cm地溫及氣溫日變化曲線

受西南暖濕氣流和北方冷空氣共同影響，2014 年2月5日凌晨開始我市出現雨雪天氣，5日凌晨到上午以降雪為主，5日下午到夜里為雨夾雪和雪。降雪開始之前，三者較為接近，降雪開始后氣溫和草溫明顯下降，二者變化趨勢較為一致，并且均明顯低于0 cm地面溫度，0 cm地面溫度變化較為平緩。降雪時草溫略低于氣溫，這是由于地面溫度傳感器上部被積雪覆蓋，下部不斷得到土壤深層向上輸送的熱量，地面溫度保持相對平穩(wěn)，而草溫傳感器置于雪面之上，雪面對太陽輻射的反射作用很強，又是良好的長波輻射體，加上雪的導熱率很小，積雪不能及時將土壤深層的熱量輸送上來以彌補雪面的輻射失熱，使草面溫度明顯低于0 cm地面溫度，而雪面輻射逆溫強，又使草面溫度略低于氣溫。10時之后降雪間歇，草溫和氣溫有一個明顯上升過程，地面溫度繼續(xù)維持在0℃左右。

圖7 冬季降雪草溫、0cm地溫及氣溫日變化曲線

4 日最低草溫與日最低氣溫關系

草面溫度能很好地反映近地表植物層溫度的變化，在秋冬季夜間，由于夜間地面的強烈輻射，帶走草面大量熱量，草面溫度變化劇烈程度大于0 cm地面溫度，而霜凍主要出現在地面和近地面物體上。因此，草面溫度比其他要素更能反映空氣凝華成霜的溫度變化。

圖8 日最低草溫與日最低氣溫的線性擬合圖

一直以來，霜凍是贛榆地區(qū)冬季經濟作物的主要氣象災害。因此，準確預報霜凍對于預防霜凍造成的災害顯得尤為重要。本文利用歷史185對實測數據，對日最低草溫-日最低氣溫關系進行擬合，得到線性關系式（見圖8），其中為日最低草溫，為日最低氣溫。擬合相關系數為0.846，通過置信度為99%的顯著性檢驗，因此可以在預報日最低氣溫的基礎上，利用該關系式對日最低草溫值進行預測。

5 結論

（1）從全年月平均溫度來看，三要素的月平均值對比順序為0 cm地溫＞草溫＞氣溫；逐月極端最高值對比順序為0 cm地溫＞草溫＞氣溫；逐月極端最低值對比順序為草溫＜0 cm地溫＜氣溫。

（2）冬季晴天和陰天多云狀況下，草面溫度與氣溫、0 cm地面溫度呈明顯的正相關，陰天較晴天變化幅度小；冬季有降雨時夜里氣溫高于草溫和0 cm地溫，白天草溫與氣溫明顯下降，而0 cm地溫降幅平緩且溫度較高；冬季有降雪時，0 cm地溫變化平緩，草溫和氣溫變化較為一致，且均低于0 cm地溫。

（3）草面溫度比其他要素更能反映空氣凝華成霜的溫度變化。日最低草溫與日最低氣溫有較強的線性關系，可以利用日最低氣溫預測日最低草溫。

草面溫度作為贛榆區(qū)新開展的觀測項目，資料年代短，樣本量不夠大，全面總結三者的溫度變化特征難免受到限制。從數理統計方法的理論要求看，要想更準確地分析出三者的自然屬性，還需要長期和系統的觀測與研究。

［1］鄧天宏，王國安，焦建麗，等.草溫、地溫、氣溫間變化規(guī)律分析 ［J］.氣象與環(huán)境科學，2009，32（4）：47-50.

［2］賈楊，高春鈴.利用自動站草面溫度判定霜的形成 ［J］.黑龍江氣象，2008，25（2）：31-33.

［3］趙艷玲，李靜鋒，劉泳梅.利用草面溫度預報霜的分析［J］.安徽農業(yè)科學，2009，37（3）：1248-1250.

［4］溫顯罡，馬舒慶，杜波，等.草溫與露點溫度對結露和結霜指示性分析 ［J］.氣象，2012，38（6）：745-750.

［5］張翠華，車少靜，卞韜，岳艷霞.石家莊草面溫度變化特征 ［J］.干旱氣象，2011，29（1）：17-22.

［6］程愛珍，何秋香，黃理，王超球.氣象要素對草面溫度的影響分析及其質量控制方法 ［J］.氣象研究與應用，2009，30（1）：70-72.

［7］王春乙，鄭昌玲.農業(yè)氣象災害影響評估和防御技術研究進展 ［J］.氣象研究與應用，2007，28（1）：1-5.

［8］張桂華，劉金燕，李忠黨.一次自動站地溫數據異常的原因分析及處理 ［J］.氣象研究與應用，2013，34 （3）：75-77.

［9］覃麗，曾小團，高安寧.低溫雨雪冰凍災害天氣與大范圍霜凍天氣對比分析 ［J］.氣象研究與應用，2008，29 （2）：9-11.

［10］李靜鋒，趙燕玲，黃小雯.自動氣象站地溫線路老化引起數據異常故障判斷分析 ［J］.氣象研究與應用，2014，35（2）：75-77.

［11］陳鳳娟，黃琳，鄧吳生.北海市草面溫度與地面溫度的相關分析 ［J］.氣象研究與應用，2012，33（3）：58-63.

Characteristic Analysis on Grass Surface Temperature，Ground Temperature and Temperature Variation in Lianyungang

（1.Lianyungang Meteorological Service，Lian Yungang 222006；2.Ganyu Meteorological Service，Lian yungang）

Based on the grass surface temperature，0 cm ground temperature and the temperature of meteorological stations in Ganyu region of Lianyungang of 2014，the characteristics of monthly average，extreme highest，lowest of surface temperature 0 cm ground temperature，and air temperature and the mutual relations among these three elements of under different meteorological conditions were discussed. The results show that throughout the year，monthly average temperature:0 cm ground temperature＞grass surface temperature＞air temperature；monthly extreme high temperature:0 cm ground temperature＞grass surface temperature＞air temperature；monthly extreme low temperature:grass surface temperature＜0 cm ground temperature＜air temperatures.In the sunny and cloudy conditions，there is significantly positive correlation among grass temperature，0 cm ground temperature and the temperature with smaller variations in cloudy days；During the day of rainy days，grass surface temperature and air temperature show a dramatic decline while the 0 cm ground temperature gently fall still keeping in higher temperature；When snowy days，0 cm grass ground temperature changing mildly is higher than the other two.Consequently，it is better to choose grass surface temperature for the frost.

grass temperature；0cm ground temperature；temperature；variation temperature

P468.0+21

A

1673-8411（2015）04-0085-04

2015-03-18

郝玲（1983-），女，漢族，碩士研究生，助理工程師，主要從事天氣預報與農業(yè)氣象服務。